Galaxia

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Una galaxia es un sistema masivo de estrellas, nubes de gas, planetas, polvo, materia oscura, y quizás energía oscura, unidos gravitacionalmente.

Galaxia. Enorme conjunto de cientos o miles de millones de estrellas, todas interaccionando gravitatorialmente y orbitando alrededor de un centro común. Todas las estrellas visibles a simple vista desde la superficie terrestre pertenecen a nuestra galaxia: la Vía Láctea. El Sol es solamente una Estrella de esta galaxia. Además de estrellas y planetas, las galaxias contienen cúmulos de estrellas, Hidrógeno atómico, hidrógeno molecular, Moléculas complejas compuestas de hidrógeno, Nitrógeno, Carbono y Silicio entre otros elementos; y rayos cósmicos.

Características generales

Historia de las Galaxias

Se estima que existen más de cien mil millones (1011) de galaxias en el universo observable. La mayoría de las galaxias tienen un diámetro entre cien y cien mil parsecs y están usualmente separadas por distancias del orden de un millón de parsecs. El espacio intergaláctico está compuesto por un tenue gas, cuya densidad media no supera un átomo por metro cúbico. La mayoría de las galaxias están dispuestas en una jerarquía de agregados, llamados cúmulos, que a su vez pueden formar agregados más grandes, llamados supercúmulos. Estas estructuras mayores están dispuestas en hojas o en filamentos rodeados de inmensas zonas de vacío en el universo.

Se especula que la materia oscura constituye el 90% de la masa en la mayoría de las galaxias. La naturaleza de este componente no está demostrado que verdaderamente existe, ya que teóricamente es una materia extraña que no se puede encontrar nada mas que en el universo

Clasificación de las galaxias

El centro de la Vía Láctea visto desde la Tierra
Históricamente, las galaxias han sido clasificadas de acuerdo a su forma aparente (morfología visual, como se le suele nombrar). Una forma común es la de galaxia elíptica, que, como lo indica su nombre, tiene el perfil luminoso de una elipse. Las galaxias espirales tienen forma circular pero con estructura de brazos curvos envueltos en polvo.

Galaxias con formas irregulares o inusuales se llaman galaxias irregulares, y son, típicamente, el resultado de perturbaciones provocadas por la atracción gravitacional de galaxias vecinas.

Estas interacciones entre galaxias vecinas (que pueden provocar la fusión de galaxias) pueden inducir el intenso nacimiento de estrellas. Finalmente tenemos las galaxias pequeñas que carecen de una estructura coherente y a las que también se les llama galaxias irregulares.

Cuando se utilizan telescopios potentes, en la mayor parte de las galaxias sólo se detecta la luz mezclada de todas las estrellas; sin embargo, las más cercanas muestran estrellas individuales. Las galaxias presentan una gran variedad de formas. Algunas tienen un perfil globular completo con un núcleo brillante. Estas galaxias llamadas elípticas contienen una gran población de estrellas viejas, normalmente poco gas y polvo, y algunas estrellas de nueva formación. Las galaxias elípticas tienen gran variedad de tamaños, desde gigantes a enanas.

Por el contrario las galaxias espirales son discos achatados que contienen no sólo algunas estrellas viejas sino también una gran población de estrellas jóvenes, bastante gas y polvo, y nubes moleculares que son el lugar de nacimiento de las estrellas. Con frecuencia, las regiones que contienen estrellas jóvenes brillantes y nubes de gas están dispuestas en grandes brazos espirales que se pueden observar rodeando a la galaxia. Generalmente, un halo de débiles estrellas viejas rodea el disco, y suele existir una protuberancia nuclear más pequeña que emite dos chorros de materia energética en direcciones opuestas.

Otras galaxias en forma de disco se denominan irregulares. Estas galaxias tienen también grandes cantidades de gas, polvo y estrellas jóvenes, pero su disposición no es en forma de espiral. En general están situadas cerca de galaxias más grandes y su apariencia es probablemente el resultado de la perturbación gravitatoria debida a galaxias con más masa. Algunas galaxias muy singulares se sitúan en grupos cerrados de dos o tres, y las interacciones de sus mareas han causado distorsiones de los brazos espirales, produciendo discos combados y largas colas en forma de serpentinas. Los quásares son objetos que parecen estelares o casi estelares, pero sus enormes desplazamientos hacia el rojo les identifican como objetos situados a grandes distancias.

Muchos astrónomos creen en la actualidad que los quásares son galaxias activas cuyos núcleos contienen enormes agujeros negros. Probablemente están muy relacionados con las radiogalaxias y con los objetos tipo BL Lacertae.

Distribución de las galaxias

En general, las galaxias no están aisladas en el espacio sino que suelen ser miembros de agrupaciones de tamaño pequeño o medio, que a su vez forman grandes cúmulos de galaxias. Nuestra galaxia pertenece a una agrupación pequeña de unas 20 galaxias que los astrónomos llaman el Grupo Local. La Vía Láctea y la galaxia Andrómeda son los dos miembros mayores, con 100.000 o 200.000 millones de estrellas cada una. Las Nubes de Magallanes son tres galaxias satélites cercanas, pero pequeñas y débiles, con 100 millones de estrellas aproximadamente.

El cúmulo más cercano es Virgo, que junto con el Grupo Local y otros cúmulos forma el Supercúmulo Local. Todos estos cúmulos se mueven en la misma dirección; la razón de esto podría ser otro supercúmulo escondido a la vista por nuestra propia galaxia, ya que se tiene conocimiento de supercúmulos a una distancia de hasta 300 millones de años luz. Algunos teóricos sugieren que la causa podría ser un “anillo” cósmico, una grieta unidimensional en la estructura del espacio-tiempo.

Por lo general, la distribución de cúmulos y supercúmulos en el Universo no es uniforme, sino que supercúmulos de decenas de miles de galaxias están dispuestos en largos filamentos, fibrosos y con forma de lazo, separados por grandes vacíos. La Gran Muralla, un filamento galáctico descubierto en 1989, se extiende a lo largo del espacio a más de 500 millones de años luz. Los cosmólogos suponen que la materia oscura, un material hipotético que no irradia ni refleja la radiación electromagnética, puede existir en cantidades suficientes como para generar campos gravitatorios responsables de la estructura heterógenea del Universo.

Las galaxias más distantes conocidas, cerca del límite del universo visible, son objetos débiles y azules. Las imágenes de estos objetos se pueden obtener dirigiendo un telescopio hacia las regiones aparentemente vacías del cielo, utilizando un detector de carga acoplada de estado sólido para concentrar la luz débil y procesando después estas imágenes en un ordenador o computadora. Una de las galaxias más lejanas, y la más pequeña descubierta hasta el momento (alrededor de un millón de estrellas), fue detectada por los telescopios Keck del Observatorio Mauna Kea de Hawai gracias a la existencia del cúmulo de galaxias Abell 2218, que actuó como lente gravitacional, haciendo que el brillo de la galaxia fuera 30 veces mayor.

El estudio de la señal recibida por estos telescopios junto con la observación de unas imágenes obtenidas por el telescopio espacial Hubble en 1995 y 1998 permitió anunciar su descubrimiento. Se han detectado galaxias más lejanas, pero ninguna tan pequeña y de tan poca masa. Los científicos piensan que puede tratarse de un sistema estelar que terminaría uniéndose a otros grupos de estrellas similares para formar una “auténtica” galaxia. Las galaxias, que se alejan de la Tierra a una velocidad aproximada al 88% de la velocidad de la luz, pueden haberse formado alrededor de 2.000 millones de años después del origen del Universo.

Rotación de las galaxias espirales

Estrellas y nubes de gas orbitan alrededor del centro de sus galaxias. Los periodos orbitales son del orden de cientos de millones de años. Estos movimientos se han estudiado midiendo las posiciones de las líneas espectrales de la galaxia. En las galaxias espirales, las estrellas se mueven en órbitas circulares a velocidades que aumentan al crecer las distancias al centro. En los bordes del disco espiral se han medido velocidades de 300 km/s a distancias de 150.000 años luz.

Esta relación entre la velocidad y la distancia al centro es diferente en el Sistema Solar, donde, por ejemplo, las velocidades de los planetas disminuyen cuando aumenta la distancia al Sol. Esta diferencia indica que la masa de una galaxia no está tan concentrada en el centro como lo está la masa del Sistema Solar. Gran cantidad de masa de una galaxia se sitúa a mucha distancia del centro, pero tiene una luminosidad tan débil que se ha detectado sólo por su atracción gravitatoria. Estudios sobre velocidades de las estrellas en las galaxias externas han fortalecido la teoría de que gran parte de la masa del Universo consta de materia oscura.

Radiación desde una galaxia

El conocimiento del aspecto de una galaxia está basado en observaciones ópticas. El conocimiento de la composición y movimientos de las estrellas individuales se basa en los estudios espectrales de la región óptica. Gran cantidad de detalles de la estructura galáctica se conocen a partir de las investigaciones en la región de radio del espectro electromagnético ya que el gas hidrógeno de los brazos espirales de una galaxia irradia en esta región. El polvo caliente del núcleo y de los brazos espirales de una galaxia irradia en la zona infrarroja del espectro. Algunas galaxias irradian más energía en la región óptica.

Observaciones recientes de rayos X han confirmado que los halos galácticos contienen gas a temperaturas de millones de grados. La emisión de rayos X se observa también en objetos tan variados como los cúmulos globulares, fragmentos de supernova y gas caliente en cúmulos de galaxias. Las observaciones de la región ultravioleta revelan también las características del gas del halo, así como los detalles de la evolución de las estrellas jóvenes de las galaxias

Fuentes